CN101928217A - 电石乙炔法合成醋酸乙烯的新方法 - Google Patents

电石乙炔法合成醋酸乙烯的新方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电石乙炔法合成醋酸乙烯的新方法，其特征在于采用电石生产的乙炔气与醋酸在列管式固定床反应器进行合成反应。本发明在电石乙炔法合成醋酸乙烯的工艺中利用固定床技术实现，特别是改变醋酸进料方式，以气液混合进料的方式，将醋酸预热后在乙炔气的作用下同时进入气液混合蒸发器，再经第二和第三预热器进入反应器，混合气在高温下通过惰性传热填料再通过相应的催化剂而合成醋酸乙烯酯。这样的方式，可减少反应副产物，并且易分离，提高原料利用率，降低生产成本，提高转化率，投资少，产品纯度高、质量好、杂质含量低。

Description

电石乙炔法合成醋酸乙烯的新方法
 
技术领域
本发明属于化工工程技术领域，特别是涉及一种电石乙炔法合成醋酸乙烯的新方法。
背景技术
目前，以乙炔为原料合成醋酸乙烯的工艺有固定床和沸腾床（流化床）两种方式，其中采用固定床工艺生产醋酸乙烯技术是1973年由周恩来总理亲自批示从法国引进后在四川维尼纶厂建设投产，多年的实践表明：固定床生产醋酸乙烯工艺在各方面均优于沸腾床生产醋酸乙烯工艺，特别是采用固定床生产的醋酸乙烯纯度高、质量好、杂质含量低，有助于高附加值产品的开发，下面是一些具体数据的比较：
1、固定床与沸腾床工艺生产的反应液质量指标对比：
固定床工艺 沸腾床工艺
组分 wt% wt%
H2O 0.2 0.23
C2H2 1 1
炔烃物 0.01 0.01
乙醛 1.05 1.48
丙酮 0.02 0.01
丁烯醛 0.02 0.18
醋酸乙烯 39.5 46.78
醋酸 57.82 49.7
高沸物 0.21 0.35
各种杂质 0.17 0.26
合计 100 100
注：数据来自川维和其他维尼纶行业
从上表中可以看出，固定床工艺生产的合成反应液中乙醛、丁烯醛、高沸物、各种杂质比沸腾床低，说明生产过程中，副反应少，反应液质量好。
2、固定床与沸腾床工艺生产的醋酸乙烯产品质量指标对比：
固定床工艺 沸腾床工艺
组分 wt% wt%
醋酸乙烯 ≥99.9 99.5～99.7
总杂质 ≤0.10 ≤0.15
游离酸 ≤0.004 ≤0.005
乙醛 ≤0.004 ≤0.009
水分 ≤0.04 ≤0.06
丁烯醛 ≤0.0005 ≤0.008
活性度 ≤660秒 ≤720秒
密度 0.931～0.933g/ml 0.930～0.934g/ml
色度（铂-钴） <5 <10
蒸发残渣 ≤0.005 ≤0.01
                注：数据来自川维和其他维尼纶行业
     从上表中可以看出，固定床工艺生产的醋酸乙烯产品纯度高，达到99.9%，总杂质、游离酸、乙醛、水分、丁烯醛、蒸发残渣比沸腾床低，而且活性度好，具备了生产高附加值的后续产品的条件。
但是，一直以来，采用固定床生产醋酸乙烯一直采用的是天然气乙炔法，而电石乙炔法一直沿用的是沸腾床法。到目前为止，用固定床电石乙炔法生产醋酸乙烯的技术还没有。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种减少投资，降低生产成本，产品纯度高、质量好，杂质含量低的电石乙炔法合成醋酸乙烯的新工艺。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种电石乙炔法合成醋酸乙烯的新方法，其特征是：采用电石生产的乙炔气与醋酸在列管式固定床反应器进行合成反应，
上述合成反应温度为443～488K，控制空速为200～300h－1；
在乙炔气和醋酸进行合成反应前先将初步预热后的醋酸与过量乙炔气同时进入气液混合蒸发器进行气化，随后经第二预热器和第三预热器加热至接近反应温度后再送入列管式固定床反应器上部；
上述列管式固定床反应器的列管入口处装有惰性传热填料，所述的惰性传热填料为316L不锈钢矩鞍环填料；
上述列管式固定床反应器的入口处设有气体分布器；
上述合成反应后的混合气体直接回流到第二预热器，然后冷凝分离，其中经多级冷凝到273K左右的液体汇合后送往醋酸乙烯精制工段，未冷凝气体大部分与新鲜乙炔气混合重新参加反应，少量放空。
本发明在电石乙炔法合成醋酸乙烯的工艺中利用固定床技术实现，特别是改变醋酸进料方式，以气液混合进料的方式，将醋酸预热后在乙炔气的作用下同时进入气液混合蒸发器，再经第二和第三预热器进入反应器，混合气在高温下通过惰性传热填料再通过相应的催化剂而合成醋酸乙烯酯。这样的方式，①通过催化剂前增加惰性传热填料，利用空速放慢，很好的控制反应温度，使反应副产物减少，并且易分离；②能够有效的使乙炔和醋酸均控制在低转化率条件下操作，提高原料利用率，使大量原料得到回收利用；③找出乙炔和醋酸接触时间及空速比例，保证合理物料循环量，降低了成本，提高了反应液的质量，从而减少了副产物的产生，提高了转化率；④在单位时间内均匀通过催化剂的气量增大，生产能力增加。
下面是电石乙炔法采用固定床方式和采用沸腾床方式的技术对比：
1、电石乙炔法在国内同行业均采用沸腾床，工艺技术是20世纪60年代技术，其流程长、占地面积多、设备多、污染较严重。沸腾床使用粉末状活性炭，触媒易损，消耗高，触媒使用周期为3～4个月，每年每台开停车4次，开停车一次需要费用20万元，按沸腾床最大单台生产能力5万吨VAC计，30万吨需要6台沸腾床，全年开停车费用6×4×20=480万元；
固定床触媒用棒状活性炭，每床触媒使用6～8个月，减少了停车次数，降低费用，按每列每台开停两次计可减少费用240万元。
2、沸腾床触媒消耗7～9kg/t VAC，而采用固定床触媒消耗为1.5～2kg/t VAC，每吨VAC节约6kg触媒，30万吨VAC可节约1800吨，每吨触媒价格1.6万元，则可节约1.6×1800=2880万元。
3、采用固定床使用鼓风机6台，而沸腾床则需鼓风机36台，正常运行24台，常备12台，正常情况下少用18台鼓风机，每台鼓风机按80万元预计，则减少30台，减少投资2400万元；
正常运行每台风机功率400KW／h，采用沸腾床平均每吨电耗536.5度，采用固定床平均每吨电耗273.55度，平均每吨VAC降低263度电，电价按0.35元计，每吨VAC降低成本92.05元，每年节约920万元。
4.采用固定床可节约占地面积648m2。
5.采用沸腾床需720×4m2四层框架,而采用固定床只需一层钢结构,节省投资300万元。
6.采用沸腾床其后续工序精馏有过滤系统，而采用固定床无需过滤系统，节约占地约300m2，减少构筑物、建筑物，减少设备投资，减少辅助原料（硅藻土，滤布）等，可节省投资约2000万元。
综上所述，采用固定床工艺减少固定投资7800万元，每年减少生产费用约1000万元。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
图2为图1中A处的放大图。
具体实施方式
将用电石生产的新鲜乙炔用鼓风升压机1升压后，加入气液混合蒸发器2下部，同时将在第一预热器3中初步预热的醋酸加入到气液混合蒸发器2上部，乙炔和醋酸两者按照体积比5～8 ：1的比例配料。当过量乙炔与预热醋酸饱和后，依次进入第二预热器4和第三预热器5中，用预热器管间导入的高温导热油加热到接近反应温度，即接近443～488K后送入列管式固定床反应器6上部。
列管式固定床反应器的列管内装填催化剂醋酸锌8，为了使气体分布均匀，在反应器入口处设有气体分布器，列管入口处内（即催化剂上方）装有惰性传热填料316L不锈钢矩鞍环填料7，管间通导热油，以带出反应热。反应温度为443～488K,一般控制空速为200～300h－1。
经反应后的气体，含有醋酸乙烯、乙炔、醋酸和副产物乙醛等，将其直接回流到第二预热器，然后冷凝分离，其中经多级冷凝到273℃左右的液体汇合后送往醋酸乙烯精制工段，未冷凝气体（其中乙炔浓度80%左右，几乎不含有醋酸和醋酸乙烯）大部分与新鲜乙炔气混合重新参加反应，少量放空，以防止惰性气体在系统中积累。回收的醋酸回流后重新参加反应。

Claims (7)

1.一种电石乙炔法合成醋酸乙烯的新方法，其特征是：采用电石生产的乙炔气与醋酸在列管式固定床反应器中进行合成反应。
2.按照权利要求1所述的电石乙炔法合成醋酸乙烯的新方法，其特征是：上述合成反应温度为443～488K，控制空速为200～300h－1。
3.按照权利要求1所述的电石乙炔法合成醋酸乙烯的新方法，其特征是：在乙炔气和醋酸进行合成反应前先将初步预热后的醋酸与过量乙炔气同时进入气液混合蒸发器进行气化，随后经第二预热器和第三预热器加热至接近反应温度后再送入列管式固定床反应器上部。
4.按照权利要求1所述的电石乙炔法合成醋酸乙烯的新方法，其特征是：上述列管式固定床反应器的列管入口处装有惰性传热填料。 
5.按照权利要求4所述的电石乙炔法合成醋酸乙烯的新方法，其特征是：所述的惰性传热填料为316L不锈钢矩鞍环填料。
6.按照权利要求1、3或4所述的电石乙炔法合成醋酸乙烯的新方法，其特征是：上述列管式固定床反应器的入口处设有气体分布器。
7.按照权利要求1所述的电石乙炔法合成醋酸乙烯的新方法，其特征是：上述合成反应后的混合气体直接回流到第二预热器，然后冷凝分离，其中经多级冷凝到273K左右的液体汇合后送往醋酸乙烯精制工段，未冷凝气体大部分与新鲜乙炔气混合重新参加反应，少量放空。
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